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Mischbauweise ermöglicht um 35 Prozent leichtere Karosserien

Gewichtseinsparungen im Karosseriebau von 35 Prozent sind mit einem ausgeklügelten Materialmix von Aluminium, Stahl, Magnesium und Kunststoff möglich. Dies zeigt eine Konzeptstudie auf Basis eines VW Golf V, deren Prototyp erstmals am 26. Mai 2009 in Wolfsburg anlässlich des internationalen Kongresses "Innovative Developments for Lightweight Vehicle Structures" präsentiert wurde. Dieser Prototyp einer Rohkarosserie ist Ergebnis des 2005 gestarteten und von der EU geförderten Projektes "SuperLIGHT-CAR", an dem sich 37 Institutionen und Unternehmen aus neun Ländern unter Führung von Volkswagen beteiligten.

Anlass der Untersuchung waren die in der Vergangenheit kontinuierlich gestiegenen Fahrzeuggewichte, was zu höheren Kraftstoffverbräuchen und CO2-Emissionen führte. Vor allem Sicherheits- und Komfortaspekte trugen zu diesem Trend bei. Während der fortgeschrittene Leichtbau im Premiumsegment bei kleineren Serien bereits üblich ist, wurden Fahrzeuge mit hohen Stückzahlen wegen ihrer Preissensibilität bislang ausgeklammert. "Zukünftig wird es umso mehr darauf ankommen, verfügbare Leichtbau-Technologien bezahlbarer in Großserienprojekten umzusetzen", sagte der Leiter der Volkswagen-Konzernforschung, Prof. Jürgen Leohold.

Mit Blick auf sinkende EU-Emissionsgrenzen lag die Zielsetzung des Projekts auf einem um 20 Gramm pro Kilometer niedrigerem CO2-Ausstoß eines Großserienfahrzeugs, wobei die Hälfte davon durch Gewichtsmaßnahmen zu erzielen war. Angenommen wurde, dass sich 0,3 Liter auf 100 Kilometer Kraftstoff durch eine Gewichtsreduktion von 100 Kilogramm einsparen lassen. Somit lag das avisierte Ziel bei einem um 130 Kilogramm geringeren Gewicht.

Um dies zu erreichen und trotzdem ein sicheres Fahrzeug zu bauen, ist nach Ansicht der Projektteilnehmer die Multimaterialbauweise der gängigste Weg. Beim Prototyp wurde für jedes einzelne Element der Karosserie der Werkstoff ausgewählt, der die gestellten Anforderungen hinsichtlich Kosten, Umformbarkeit, Fügbarkeit, Korrosionsverhalten, Standfestigkeit, Crash-Verhalten und Haltbarkeit bei minimalem Gewicht erfüllt. In die Betrachtung wurde der gesamte Lebenszyklus jedes Bauteils mit einbezogen, wobei auch die energetischen Aspekte von der Rohstoffgewinnung über den Produktionsprozess bis zum Recycling nach der Nutzungsphase berücksichtigt wurden. Weniger Beachtung fand offenbar das Thema Reparaturfähigkeit.

Neben dem Einsatz von neuen Werkstoffen wurden im konstruktiven Leichtbau des Projekts Bauteilgeometrien optimiert und im Fertigungsleichtbau neue Produktions- und Herstellungsverfahren bei der Auswahl von Materialien und Fügetechniken berücksichtigt. Es zeigte sich, dass Fertigungsstraßen der Zukunft erheblich anders aussehen könnten als bislang. Herausgekommen ist eine Rohkarosserie, die im Vergleich mit der Referenz deren Eigenschaften erreicht oder oft übertrifft. Höhere Kosten zum Beispiel bei den Fügetechniken wurden dabei durch bessere Leistungsdaten in anderen Bereichen kompensiert.

Das finale Konzept besteht aus 53 Prozent (96 kg) Aluminium, 36 Prozent (66 kg) Stahl, sieben Prozent (11 kg) Magnesium und vier Prozent (7 kg) Kunststoff und bringt lediglich 180 Kilogramm und damit 101 Kilogramm weniger als die Referenz auf die Waage. Nicht strukturrelevante Bauteile wie Türen, Klappen und Module im Front- und Heckbereich ermöglichen zum Beispiel den Einsatz von Kunststoffen. Das Gewicht lasse sich so um weitere 45 Kilogramm reduzieren. Das Projektziel, das eine Gewichtsreduktion von 30 Prozent vorsah, wurde also übertroffen.

Doch ist nicht nur das primäre Resultat einer leichteren Karosserie zu sehen, "nachhaltige Konzepte profitieren auch von den Neben-Effekten", hob der Leiter Fahrzeugleichtbau und CO2-Konzepte in der Volkswagen-Konzernforschung, Dr. Martin Goede, als Kongress-Organisator hervor. Ein leichteres Fahrzeug benötige zum Beispiel weniger Kraftstoff und somit einen kleineren Tank, was wiederum weniger Gewicht bedeute. Metadaten anzeigen: Autor verbergen | Schlagworte